Тел: +7 (495) 941-62-72

Патент на изобретение №2398036

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ		 (19) RU (11) 2398036 (13) C1
(51) МПК

C22B60/02 (2006.01)
C22B3/06 (2006.01)
C22B3/38 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 28.09.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2009111826/02, 30.03.2009

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

30.03.2009

(46) Опубликовано: 27.08.2010

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
RU 2007130841 А, 20.02.2007. ХАРРИНГТОН Ч., РЮЭЛЕ А. Технология производства урана. – М.: Госатомиздат, 1961, с.178-186. RU 2003109209 A, 20.12.2004. US 4832924 A, 23.05.1989. CN 1118337 A, 13.03.1989. EP 1041578 A2, 04.10.2000. US 3813464 A, 28.05.1974.

Адрес для переписки:

636039, Томская обл., г. Северск, ул. Курчатова, 1, ОАО “Сибирский химический комбинат”, ПИО

(72) Автор(ы):

Круглов Сергей Николаевич (RU),
Буйновский Александр Сергеевич (RU),
Романов Михаил Егорович (RU),
Рябов Александр Сергеевич (RU),
Синещёк Татьяна Иннокентьевна (RU),
Степанов Геннадий Иванович (RU),
Шикерун Тимофей Геннадьевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество “Сибирский химический комбинат” (RU)

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ХИМИЧЕСКОГО КОНЦЕНТРАТА ПРИРОДНОГО УРАНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам переработки химического концентрата природного урана. Способ включает его растворение в растворе азотной кислоты, направление раствора на экстракцию урана трибутилфосфатом в углеводородном разбавителе, промывку экстракта с использованием реэкстракта и реэкстракцию урана. Растворению подвергают химический концентрат природного урана с повышенным содержанием фосфора и серы. Экстракцию урана ведут из растворов с повышенным содержанием фосфора и серы и с концентрацией азотной кислоты 30÷80 г/л до насыщения экстрагента ураном 60÷75%. При этом величину насыщения экстрагента ураном в указанном интервале, в %, поддерживают не выше величины, равной (0,3×[НNО3]+51), где [HNO3] – концентрация азотной кислоты в растворе, направляемом на экстракцию, в г/л. Техническим результатом является очистка урана от примесей при минимальных потерях урана с рафинатом. 2 табл.

Изобретение относится к способам переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), имеющих повышенное содержание примесей серы и фосфора, с использованием экстракционного аффинажа.

Известно (В.Б.Шевченко, Б.Н.Судариков. Технология урана. М., Госатомиздат, 1961, с.227), что экстракция уранилнитрата трибутилфосфатом резко ухудшается при наличии в растворе, направляемом на экстракцию, ряда примесей – анионов, образующих с ураном комплексные соединения. Наиболее нежелательными из них являются фосфат- и сульфат-ионы. Отрицательное влияние упомянутых анионов на эффективность экстракции связано с уменьшением коэффициента распределения уранилнитрата между органической и водной фазами и заметно проявляется при сравнительно высоких концентрациях анионов, порядка 0,1÷0,2 N и выше (5÷10 г РО4-3/л или больше).

Известен способ (Ч.Харрингтон, А.Рюэле. Технология производства урана. М., Госатомиздат. 1961, сс. 178÷181) экстракционной переработки концентратов природного урана, включающий экстракцию урана 30±2%-ным ТБФ в углеводородном разбавителе из пульпы с содержанием урана 350÷450 г/л и свободной азотной кислоты 0,8÷1,8 моль/л. Экстракцию проводят до насыщения экстрагента ураном 95 г/л (79%-ное насыщение экстрагента ураном). В упомянутом источнике указано, что концентрация азотной кислоты в применяемом интервале зависит от содержания в пульпе сульфатов, для высаливания урана в органическую фазу необходимо большее количество азотной кислоты, чтобы компенсировать вредное влияние сульфат-иона на коэффициенты распределения. Рафинат содержит урана менее 0,1 г/л. Дополнительно уран из рафината не извлекают, и эти количества урана направляют в отходы.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков и назначению для заявленного способа является способ переработки химического концентрата природного урана, включающий его растворение в растворе азотной кислоты, направление раствора на экстракцию урана трибутилфосфатом в углеводородном разбавителе, промывку экстракта с использованием реэкстракта и реэкстракцию урана (Заявка RU 2007130841 А, МПК С22В 60/00, опубл. 20.02.2009 – прототип).

Горнорудные предприятия в настоящее время производят ХКПУ по стандартным техническим требованиям ASTM С 967-02а. В соответствии с этими требованиями концентраты могут содержать: фосфора до 0,70 и серы до 4,0 мас.% к урану [U]. При растворении концентратов в растворе азотной кислоты образуются фосфат- и сульфат-ионы – комплексообразователи уранил-иона. В растворе с концентрацией урана 300÷500 г/л, полученном от растворения в растворе азотной кислоты ХКПУ с максимально допустимым содержанием фосфора и серы и направляемом на экстракцию, содержание фосфат-иона может достичь величины 0,07÷0,11 моль/л (6,4÷10,7 г/л) и сульфат-иона 0,38÷0,63 моль/л (36÷60 г/л).

Задачей изобретения является разработка способа переработки химического концентрата природного урана с повышенным содержанием фосфора и серы, обеспечивающего очистку урана от примесей при минимальных потерях урана с рафинатом.

Поставленную задачу решают тем, что в способе переработки химического концентрата природного урана, включающем его растворение в растворе азотной кислоты, направление раствора на экстракцию урана трибутилфосфатом в углеводородном разбавителе, промывку экстракта с использованием реэкстракта и реэкстракцию урана, растворению подвергают химический концентрат природного урана с повышенным содержанием фосфора и серы, экстракцию урана ведут из растворов с повышенным содержанием фосфора и серы и с концентрацией азотной кислоты 30÷80 г/л до насыщения экстрагента ураном 60÷75%, при этом величину насыщения экстрагента ураном в указанном интервале поддерживают не выше величины, равной (0,3×[НNО3]+51), где [HNO3] – концентрация азотной кислоты в растворе, направляемом на экстракцию, в г/л.

Способ осуществляют следующим образом.

Перерабатывали ХКПУ с повышенным содержанием фосфора и серы, близким к предельным значениям, приведенным в ASTM С 967- 02 на концентрат урановой руды.

Для экстракционной переработки использовали лабораторный каскад смесительно-отстойных экстракторов в составе четырех блоков: экстракционного (5 ступеней), промывного (2 ступени), реэкстракционного (10 ступеней), регенерации (2 ступени). Отработанный промывной раствор из промывного блока поступал в экстракционный блок.

Исходный раствор уранилнитрата был приготовлен растворением ХКПУ в растворе азотной кислоты и отделен от образовавшегося нерастворимого остатка декантацией. Концентрация уранилнитрата в растворе в пересчете на уран составляла 460÷465 г/л, концентрация свободной азотной кислоты 30÷80 г/л, фосфат-иона 9,9÷10,0 г/л, сульфат-иона 55,2÷55,8 г/л.

В опытах 1÷6 экстракцию осуществляли 30%-ным ТБФ в углеводородном разбавителе до 60÷85%-ного насыщения экстрагента ураном (до содержания урана в экстрактах 72÷102 г/л). В опытах 1, 2, 3 экстракцию осуществляли до содержания урана в экстрактах 72÷90 г/л (60÷75%-ное насыщение экстрагента ураном), при этом величину насыщения в % в указанном интервале поддерживали не выше величины (0,3×[НNO3]+51), где [НNО3] – концентрация в исходном растворе азотной кислоты в г/л. Упомянутое соотношение получено экспериментальным путем. В опытах 4, 5, 6 насыщение экстрагента ураном и концентрация азотной кислоты в исходном растворе не соответствуют заявляемым условиям.

Степень насыщения экстрагента ураном обеспечивали соотношением фаз O:В.

Экстракт промывали реэкстрактом при соотношении фаз O:В, равном 10:1, и промытый экстракт направляли на реэкстракцию.

Результаты опытов приведены в таблице 1.

Таблица 1
опыта Исходный раствор [НNO3], г/л Экстракт Рафинат [U], г/л
[U], г/л Степень насыщения, %
1 30 72 60 <0,01
2 80 90 75 <0,01
3 80 72 60 <0,01
4 80 95 79 0,09
5 55 85 71 0,10
6 80 102 85 1,40

Как видно из таблицы 1, заявляемый способ обеспечивает минимальное содержание урана в рафинатах.

Реэкстракты анализировали на содержание примесей. Результаты экстракционного аффинажа природного урана в опытах 1, 2, 3 (по заявляемому способу) приведены в таблице 2.

Таблица 2
Элементы Содержание элементов, мас.% к U
По ASTM С 967-02а Исходный раствор Реэкстракт по ASTM С 787-03
опыт 1 опыт 2 опыт 3
As 0,10 0,09 <3×10-4 <3×10-4 <3×10-4 <3×10-4
F 0,10 0,10 отсутствует отсутствует отсутствует отсутствует
P 0,70 0,80 <5×10-3 <5×10-3 <5×10-3 <5×10-3
S 4,00 4,10 отсутствует отсутствует отсутствует отсутствует
В 0,005 0,003 1×l0-4 1×10-4 1×10-4 1×10-4
Cr – 0,20 <1×10-4 <1×10-4 <1×10-4 1×10-3
Nb – 0,10 <1×10-4 <1×10-4 <1×10-4 1×10-4
Si 0,5 (SiO2) 0,64 (SiO2) 3×10-3 5×10-3 2×10-3 1×10-2
Mo 0,1 0,01 1×l0-4 1×10-4 1×10-4 1,4×10-4
Та – 0,10 <1×10-4 <1×10-4 <1×10-4 1×10-4
Ti 0,01 0,03 <1×10-4 <1×10-4 <1×10-4 1×10-4
W – 0,01 <1×10-4 <1×10-4 <1×10-4 1,4×10-4
V 0,06 0,05 <1×10-4 <1×10-4 <1×10-4 1,4×10-4
Al* – 0,05 <1×10-4 <1×10-4 <1×10-4 *
Ba* – 0,30 <1×10-3 <1×10-3 <1×10-3 *
Be* – 0,003 <1×10-5 <1×10-5 <1×10-5 *
Ca* 0,05 0,075 <1×10-3 <1×10-3 <1×10-3 *
Cu* – 0,03 <1×10-4 <1×10-4 <1×10-4 *
Fe* 0,15 0,23 <1×10-3 <1×10-3 <1×10-3 *
Pb* – 0,30 <1×10-3 <1×10-3 <1×10-3 *
Li* – 0,03 <1×10-4 <1×10-4 <1×10-4 *

Элементы Содержание элементов, мас.% к U
По ASTM С 967-02а Исходный раствор Реэкстракт по ASTM С 787-03
опыт 1 опыт 2 опыт 3
Mg* 0,02 0,24 <1×l0-3 <1×10-3 <1×10-3 *
Mn* – 1,2 <1×10-3 <1×10-3 <1×10-3 *
Ni* – 0,10 <1×10-3 <1×10-3 <1×10-3 *
К* 0,2 2,0 1×10-4 1×10-4 1×10-4 *
Na* 0,5 >10 5×10-3 3×10-3 3×10-3 *
Th* 1,0 1,17*10-5 1×10-4 1×10-4 1×10-4 *
Zr* 0,01 <0,10 <1×l0-3 <1×10-3 <1×10-3 *
*- общее содержание примесей, образующих нелетучие фториды, не должно превышать 300 мкг на г U или 3×10-2%

Как видно из таблицы 2, заявляемый способ обеспечивает необходимую очистку урана от примесей (в соответствии с требованиями ASTM С 787- 03 на гексафторид урана для обогащения).

Таким образом, заявленный способ обеспечивает очистку урана от примесей при переработке ХКПУ с повышенным содержанием фосфора и серы, а также уменьшает потери урана с рафинатом (<0,01 г/л).

Формула изобретения

Способ переработки химического концентрата природного урана, включающий его растворение в растворе азотной кислоты, направление раствора на экстракцию урана трибутилфосфатом в углеводородном разбавителе, промывку экстракта с использованием реэкстракта и реэкстракцию урана, отличающийся тем, что растворению подвергают химический концентрат природного урана с повышенным содержанием фосфора и серы, экстракцию урана ведут из растворов с повышенным содержанием фосфора и серы и с концентрацией азотной кислоты 30÷80 г/л до насыщения экстрагента ураном 60÷75%, при этом величину насыщения экстрагента ураном в указанном интервале, %, поддерживают не выше величины, равной (0,3·[НNO3]+51), где [НNО3] – концентрация азотной кислоты в растворе, направляемом на экстракцию, г/л.

Categories: BD_2398000-2398999